Chapter 11. Topologie

Table of Contents
11.1. Topologische Datentypen
11.2. Topologische Domänen
11.3. Verwaltung von Topologie und TopoGeometry
11.4. Topologie Konstruktoren
11.5. Topologie Editoren
11.6. Zugriffsfunktionen zur Topologie
11.7. Topologie Verarbeitung
11.8. TopoGeometry Konstruktoren
11.9. TopoGeometry Editoren
11.10. TopoGeometry Accessors
11.11. TopoGeometry Ausgabe
11.12. Räumliche Beziehungen einer Topologie

Die topologischen Datentypen und Funktionen von PostGIS werden für die Verwaltung von topologischen Objekten wie Maschen, Kanten und Knoten verwendet.

Sandro Santilli's Vortrag auf der Tagung "PostGIS Day Paris 2011" liefert eine gute Übersicht über die PostGIS Topologie und deren Perspektiven Topology with PostGIS 2.0 slide deck.

Vincent Picavet gibt in PostGIS Topology PGConf EU 2012 einen guten Überblick über das was Topologie ist, wie sie verwendet wird, und stellt auch verschiedene FOSS4G Werkzeuge zur Unterstützung vor.

Ein Beispiel für eine topologische Geodatenbank ist die US Census Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing System (TIGER) Datenbank. Zum Experimentieren mit der PostGIS Topologie stehen unter Topology_Load_Tiger Daten zur Verfügung.

Das PostGIS Modul "Topologie" gab es auch schon in früheren Versionen von PostGIS, es war aber nie Teil der offiziellen PostGIS Dokumentation. In PostGIS 2.0.0 fand eine umfangreiche Überarbeitung statt, um überholte Funktionen zu entfernen, bekannte Probleme mit der Bedienbarkeit zu bereinigen, bessere Dokumentation der Funktionalität, Einführung neuer Funktionen, und eine bessere Übereinstimmung mit den SQL-MM Normen zu erreichen.

Genauere Angaben zu diesem Projekt finden sich unter PostGIS Topology Wiki

Alle Funktionen und Tabellen, die zu diesem Modul gehören, sind im Schema mit der Bezeichnung topology installiert.

Funktionen die im SQL/MM Standard definiert sind erhalten das Präfix ST_, PostGIS eigene Funktionen erhalten kein Präfix.

Ab PostGIS 2.0 wird die Topologie Unterstützung standardmäßig mitkompiliert und kann bei der Konfiguration mittels der Konfigurationsoption "--without-topology", wie in Chapter 2, PostGIS Installation beschrieben, deaktiviert werden.

11.1. Topologische Datentypen

Abstract

Dieser Abschnitt beschreibt die PostgreSQL Datentypen die mit der PostGIS Topologie installiert werden. Besonders wichtig ist deren Verhaltensweise bei der Typumwandlung, insbesonderen wenn Sie Ihre eigenen Funktionen schreiben.

getfaceedges_returntype — Ein zusammengesetzter Typ, der aus einer Sequenzzahl und einer Kantenzahl besteht. Dies ist der von ST_GetFaceEdges zurückgegebene Typ.
TopoGeometry — Ein zusammengesetzter Typ, der eine topologisch festgelegte Geometrie darstellt.
validatetopology_returntype — Ein zusammengesetzter Datentyp, der aus einer Fehlermeldung und id1 und id2 besteht. id1 und id2 deuten auf die Stelle hin, an der der Fehler auftrat. Dies ist der von ValidateTopology zurückgegebene Datentyp.

11.2. Topologische Domänen

Abstract

Dieser Abschnitt beschreibt die PostgreSQL Domänen/domains die von PostGIS Topology installiert werden. Domänen können, ähnlich wie Objekttypen, als Rückgabeobjekte von Funktionen oder als Tabellenspalten verwendet werden. Der Unterschied zwischen einer Domäne und einem Datentyp ist, dass eine Domäne ein bestehender Datentyp mit einer an diesen gebundenen Check-Constraint ist.

TopoElement — Ein Feld mit 2 Ganzzahlen, welches in der Regel für die Auffindung einer Komponente einer TopoGeometry dient.
TopoElementArray — Ein Feld mit TopoElement Objekten.

11.3. Verwaltung von Topologie und TopoGeometry

Abstract

Dieser Abschnitt beschreibt die topologischen Funktionen zum Erstellen von neuen topologischen Schemata, zum Validieren von Topologien und zur Verwaltung von TopoGeometry Attributen

AddTopoGeometryColumn — Fügt ein TopoGeometry Attribut an eine bestehende Tabelle an, registriert dieses neue Attribut als einen Layer in topology.layer und gibt die neue layer_id zurück.
DropTopology — Bitte mit Vorsicht verwenden: Löscht ein topologisches Schema und dessen Referenz in der Tabelle topology.topology, sowie die Referenzen zu den Tabellen in diesem Schema aus der Tabelle geometry_columns.
DropTopoGeometryColumn — Entfernt ein TopoGeometry-Attribut aus der Tabelle mit der Bezeichnung table_name im Schema schema_name und entfernt die Registrierung der Attribute aus der Tabelle "topology.layer".
Populate_Topology_Layer — Fügt fehlende Einträge zu der Tabelle topology.layer hinzu, indem Metadaten aus den topologischen Tabellen ausgelesen werden.
TopologySummary — Nimmt den Namen einer Topologie und liefert eine Zusammenfassung der Gesamtsummen der Typen und Objekte in der Topologie.
ValidateTopology — Liefert eine Menge validatetopology_returntype Objekte, die Probleme mit der Topologie beschreiben.

11.4. Topologie Konstruktoren

Abstract

Dieser Abschnitt behandelt Funktionen zum Erzeugen neuer Topologien.

CreateTopology — Erstellt ein neues topologisches Schema und registriert das neue Schema in der Tabelle topology.topology.
CopyTopology — Erzeugt eine Kopie einer topologischen Struktur (Knoten, Kanten, Maschen, Layer und TopoGeometries).
ST_InitTopoGeo — Erstellt ein neues topologisches Schema und registriert das neue Schema in der Tabelle topology.topology. Git eine Zusammenfassung des Prozessablaufs aus.
ST_CreateTopoGeo — Fügt eine Sammlung von Geometrien an eine leere Topologie an und gibt eine Bestätigungsmeldung aus.
TopoGeo_AddPoint — Fügt einen Punkt, unter Berücksichtigung einer Toleranz, an eine bestehende Topologie an. Existierende Kanten werden eventuell aufgetrennt.
TopoGeo_AddLineString — Fügt einen Linienzug, unter Berücksichtigung einer Toleranz, an eine bestehende Topologie an. Existierende Kanten/Maschen werden eventuell aufgetrennt. Gibt den Identifikator der Kante aus.
TopoGeo_AddPolygon — Fügt ein Polygon, unter Berücksichtigung einer Toleranz, an eine bestehende Topologie an. Existierende Kanten/Maschen werden eventuell aufgetrennt. Gibt den Identifikator der Masche zurück.

11.5. Topologie Editoren

Abstract

Dieser Abschnitt behandelt topologische Funktionen zum Hinzufügen, Verschieben, Löschen und Teilen von Kanten, Maschen und Knoten. Sämtliche dieser Funktionen sind über die ISO SQL/MM definiert.

ST_AddIsoNode — Fügt einen isolierten Knoten zu einer Masche in einer Topologie hinzu und gibt die "nodeid" des neuen Knotens aus. Falls die Masche NULL ist, wird der Knoten dennoch erstellt.
ST_AddIsoEdge — Fügt eine isolierte Kante, die durch die Geometrie alinestring festgelegt wird zu einer Topologie hinzu, indem zwei bestehende isolierte Knoten anode und anothernode verbunden werden. Gibt die "edgeid" der neuen Kante aus.
ST_AddEdgeNewFaces — Fügt eine Kante hinzu. Falls dabei eine Masche aufgetrennt wird, so wird die ursprüngliche Masche gelöscht und durch zwei neue Maschen ersetzt.
ST_AddEdgeModFace — Fügt eine Kante hinzu. Falls dabei eine Masche aufgetrennt wird, so wird die ursprüngliche Masche angepasst und eine weitere Masche hinzugefügt.
ST_RemEdgeNewFace — Entfernt eine Kante. Falls die gelöschte Kante zwei Maschen voneinander getrennt hat, werden die ursprünglichen Maschen gelöscht und durch einer neuen Masche ersetzt.
ST_RemEdgeModFace

Entfernt eine Kante. Falls die gelöschte Kante zwei Maschen voneinander getrennt hat, wird eine der Maschen gelöscht und die andere so geändert, dass sie den Platz der beiden ursprünglichen Maschen einnimmt.

ST_ChangeEdgeGeom — Ändert die geometrische Form einer Kante, ohne sich auf die topologische Struktur auszuwirken.
ST_ModEdgeSplit — Trennt eine Kante auf, indem ein neuer Knoten entlang einer bestehenden Kante erstellt wird. Ändert die ursprüngliche Kante und fügt eine neue Kante hinzu.
ST_ModEdgeHeal — "Heilt" zwei Kanten, indem der verbindende Knoten gelöscht wird, die erste Kante modifiziert und die zweite Kante gelöscht wird. Gibt die ID des gelöschten Knoten zurück.
ST_NewEdgeHeal — "Heilt" zwei Kanten, indem der verbindende Knoten und beide Kanten gelöscht werden. Die beiden Kanten werden durch eine Kante ersetzt, welche dieselbe Ausichtung wie die erste Kante hat.
ST_MoveIsoNode — Verschiebt einen isolierten Knoten in einer Topologie von einer Stelle an eine andere. Falls die neue Geometrie apoint bereits als Knoten existiert, wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Gibt eine Beschreibung der Verschiebung aus.
ST_NewEdgesSplit — Trennt eine Kante auf, indem ein neuer Knoten entlang einer bestehenden Kante erstellt, die ursprüngliche Kante gelöscht und durch zwei neue Kanten ersetzt wird. Gibt die ID des neu erstellten Knotens aus, der die neuen Kanten verbindet.
ST_RemoveIsoNode — Löscht einen isolierten Knoten und gibt eine Beschreibung der getroffenen Maßnahmen aus. Falls der Knoten nicht isoliert ist (ist der Anfangs- oder der Endpunkt einer Kante), wird eine Fehlermeldung ausgegeben.
ST_RemoveIsoEdge — Löscht einen isolierten Knoten und gibt eine Beschreibung der getroffenen Maßnahmen aus. Falls der Knoten nicht isoliert ist, wird eine Fehlermeldung ausgegeben.

11.6. Zugriffsfunktionen zur Topologie

GetEdgeByPoint — Findet die edge-id einer Kante die einen gegebenen Punkt schneidet.
GetFaceByPoint — Findet die face-id einer Masche, die einen gegebenen Punkt schneidet
GetNodeByPoint — Findet zu der Lage eines Punktes die node-id eines Knotens.
GetTopologyID — Gibt für den Namen einer Topologie die ID der Topologie in der Tabelle "topology.topology" aus.
GetTopologySRID — Gibt für den Namen einer Topologie, die SRID der Topologie in der Tabelle "topology.topology" aus.
GetTopologyName — Gibt für die ID der Topologie, den Namen der Topologie (Schema) zurück.
ST_GetFaceEdges — Gibt die Kanten, die aface begrenzen, sortiert aus.
ST_GetFaceGeometry — Gibt für eine Topologie und eine bestimmte Maschen-ID das Polygon zurück.
GetRingEdges — Gibt eine sortierte Liste von mit Vorzeichen versehenen Identifikatoren der Kanten zurück, die angetroffen werden, wenn man an der Seite der gegebenen Kante entlangwandert.
GetNodeEdges — Gibt für einen Knoten die sortierte Menge der einfallenden Kanten aus.

11.7. Topologie Verarbeitung

Abstract

Dieser Abschnitt behandelt Funktionen zur Verarbeitung von Topologien mit nicht standardmäßigen Methoden.

Polygonize — Findet und registriert alle Maschen, die durch die Kanten der Topologie festgelegt sind.
AddNode — Fügt einen Knotenpunkt zu der Tabelle "node" in dem vorgegebenen topologischen Schema hinzu und gibt die "nodeid" des neuen Knotens aus. Falls der Punkt bereits als Knoten existiert, wird die vorhandene nodeid zurückgegben.
AddEdge — Fügt die Kante eines Linienzugs in der Tabelle "edge", und die zugehörigen Anfangs- und Endpunkte in die Knotenpunkttabelle, des jeweiligen topologischen Schemas ein. Dabei wird die übergebene Linienzuggeometrie verwendet und die edgeid der neuen (oder bestehenden) Kante ausgegeben.
AddFace — Registriert die Elementarstruktur einer Masche in einer Topologie und gibt den Identifikator der Masche aus.
ST_Simplify — Gibt für eine TopoGeometry eine "vereinfachte" geometrische Version zurück. Verwendet den Douglas-Peucker Algorithmus.

11.8. TopoGeometry Konstruktoren

Abstract

Dieser Abschnitt behandelt topologische Funktionen zur Erstellung einer neuen TopoGeometry.

CreateTopoGeom — Erzeugt ein neues topologisch geometrisches Objekt aus einem Feld mit topologischen Elementen - tg_type: 1:[multi]point, 2:[multi]line, 3:[multi]poly, 4:collection
toTopoGeom — Wandelt eine einfache Geometrie in eine TopoGeometry um.
TopoElementArray_Agg — Gibt für eine Menge an element_id, type Feldern (topoelements) ein topoelementarray zurück.

11.9. TopoGeometry Editoren

Abstract

Dieser Abschnitt behandelt topologische Funktionen zur Bearbeitung einer bestehenden TopoGeometry.

clearTopoGeom — Löscht den Inhalt einer TopoGeometry.
TopoGeom_addElement — Fügt ein Element zu der Definition einer TopoGeometry hinzu.
TopoGeom_remElement — Entfernt ein Element aus der Definition einer TopoGeometry.
toTopoGeom — Fügt eine Geometrie zu einer bestehenden TopoGeometry hinzu.

11.10. TopoGeometry Accessors

GetTopoGeomElementArray — Gibt ein topoelementarray (ein Feld von topoelements) zurück, das die topologischen Elemente und den Datentyp der gegebenen TopoGeometry (die Elementarstrukturen) enthält.
GetTopoGeomElements — Gibt für eine TopoGeometry (Elementarstrukturen) einen Satz an topoelement Objekten zurück, welche die topologische element_id und den element_type beinhalten.

11.11. TopoGeometry Ausgabe

AsGML — Gibt die GML-Darstellung einer TopoGeometry zurück.
AsTopoJSON — Gibt die TopoJSON-Darstellung einer TopoGeometry zurück.

11.12. Räumliche Beziehungen einer Topologie

Abstract

Dieser Abschnitt behandelt topologische Funktionen zur Überprüfung der Beziehungen von TopoGeometry Objekten und topologischen Elementarstrukturen

Equals — Gibt TRUE zurück, wenn zwei TopoGeometry Objekte aus denselben topologischen Elementarstrukturen bestehen.
Intersects — Gibt TRUE zurück, wenn sich kein beliebiges Paar von Elemtarstrukturen zweier TopoGeometry Objekte überschneidet.